Hallo,
ich habe gesehen hier wurde schon öfters über Sinusdimmer diskutiert,
aber ich habe noch keinen Schaltplan gefunden (ohne Probleme). Ein
Ansatz ist wohl einen Gleichrichter in Reihe mit der Last zu setzen und
dessen Ausgang mit einem FET kurzzuschließen (PWM Ansteuerung fürs FET).
Das Problem dabei ist aber, dass für das volle Durchschalten eine
Spannung am FET gebraucht wird, beim vollen Durchschalten der
Gleichreichter aber dauerhaft kurzgeschlossen ist und man keine Spannung
hat -> FET schaltet nicht voll.
Siehe hier: https://arduinodiy.wordpress.com/2015/07/25/1498/
Dort kommt als Vorschlag den Gleichrichter direkt an den Anfang zu
setzen, dann kommt bei der Last aber eben kein Sinus mehr an.
Meine Idee daher, die Schaltung effektiv verdoppeln, wobei zwei IGBTs
mit internen Dioden zum Einsatz kommen, die jeweils als
Einweggleichrichter für den anderen wirken. Damit sollte sich doch auch
der Verlust reduzieren (eine Diode statt zwei im Leistungspfad).
Ich habe keine Ahnung ob die Schaltung so funktioniert, ich habe noch
nie mit IGBTs gearbeitet. Den IGBT-Typ habe ich nach dem Kriterium "Hard
Switching" für 20-70 KHz ausgesucht, also typische PWM-Frequenz.
Kann jemand der sich damit auskennt mir eine Rückmeldung geben? An
welcher Stelle/Stellen sollten Filter eingebaut werden, wie sollten die
aufgebaut/dimensioniert werden? Handelt es sich dann um einen echten
Sinusdimmer, der also beliebige Lasten dimmen kann (Vorausgesetzt, die
Last kommt mit niedrigerer Spannung zurecht, als unsinniges Beispiel:
Ein Schaltnetzteil mit 100-250V Weitbereichseingang)?
Vielen Dank
Stefan
Stefan schrieb:> Das Problem dabei ist aber, dass für das volle Durchschalten eine> Spannung am FET gebraucht wird, beim vollen Durchschalten der> Gleichreichter aber dauerhaft kurzgeschlossen ist und man keine Spannung> hat -> FET schaltet nicht voll.
Na ja, dafür wurden Kondensatoren erfunden.
Wenn man unbedingt den Dimmer so aufbauen will, daß er keine dritte
Zuleitung hat, dann darf man am Anfang der Sinuswelle, so bis 16V, eben
nicht durchschalten sondern muss den Kodensator aufladen, aus dem man
sich dann den Rest der Sinushalbwelle versorgt.
http://see-solutions.de/sonstiges/BJ-Dimmer.pdfhttp://www.hbernstaedt.de/knowhow/dimmer/Dimmer_4.htm
@ Stefan (Gast)
>Das Problem dabei ist aber, dass für das volle Durchschalten eine>Spannung am FET gebraucht wird, beim vollen Durchschalten der>Gleichreichter aber dauerhaft kurzgeschlossen ist und man keine Spannung>hat -> FET schaltet nicht voll.
Du brauchst eine Hilfsspannung.
>Ich habe keine Ahnung ob die Schaltung so funktioniert,
Tut sie nicht. Der Ansatz ist richtig, die Umsetzung nicht. Die beiden
Emitter gehören zusammen, ebenso die beiden Gates, welche dann gemeinsam
angesteuert werden.
>nie mit IGBTs gearbeitet. Den IGBT-Typ habe ich nach dem Kriterium "Hard>Switching" für 20-70 KHz ausgesucht, also typische PWM-Frequenz.
Du willst nicht so ohne weiteres mit 70kHz an 230VAC schalten ;-)
>Kann jemand der sich damit auskennt mir eine Rückmeldung geben? An>welcher Stelle/Stellen sollten Filter eingebaut werden,
In Richtung Netz.
Michael B. schrieb:> Na ja, dafür wurden Kondensatoren erfunden.>> Wenn man unbedingt den Dimmer so aufbauen will, daß er keine dritte> Zuleitung hat, dann darf man am Anfang der Sinuswelle, so bis 16V, eben> nicht durchschalten sondern muss den Kodensator aufladen, aus dem man> sich dann den Rest der Sinushalbwelle versorgt.
Das geht ja nur bei Phasenschnitt, bei einem Sinusdimmer wird aber ja
nichts von der Halbwelle abgeschnitten, sie wird die ganze Zeit
gleichmäßig zerhackt. Bei dem ersten Link steht auch
Phasenabschnittsdimmer an der Schaltung dran.
Falk B. schrieb:> Tut sie nicht. Der Ansatz ist richtig, die Umsetzung nicht. Die beiden> Emitter gehören zusammen, ebenso die beiden Gates, welche dann gemeinsam> angesteuert werden.
Kannst du erklären warum/was so nicht funktioniert?
Wenn ich Emitter und Gates verbinde schalte ich doch immer nur einen, da
ich am Gate gegenüber Emitter +15V benötige (Kollektor sei +). Einer hat
also immer +15V und der andere -15V. Einer würde ja reichen, wenn es der
richtige ist.
> Du willst nicht so ohne weiteres mit 70kHz an 230VAC schalten ;-)
Wo genau liegt da das Problem? Die Schaltstörungen müssen gefiltert
werden, aber das ist bei hohen Frequenzen doch einfacher als bei
niedrigen wenn ich bei 1-5 KHz schalte?
> In Richtung Netz.
Wie genau? Gibt es einen rechnerischen Ansatz zur Dimensionierung?
Bei einem normalen Step-Down-Wandler habe ich ja eine Freilaufdiode,
damit der Strom fließen kann, wenn das FET sperrt. Eine Diode geht hier
natürlich nicht, benötige ich zwei weitere IGBTs, welche die Last
kurzschließen wenn die anderen ausgeschaltet sind oder kann man das
anders realisieren?
Vielen Dank
Stefan
@Stefan (Gast)
>Kannst du erklären warum/was so nicht funktioniert?
Ok, da war ich wohl ein wenig vorschnell. Es funktioniert, ist aber
unnötig aufwändig.
>Wenn ich Emitter und Gates verbinde schalte ich doch immer nur einen,
Nein, beide.
> da>ich am Gate gegenüber Emitter +15V benötige
Was dann BEIDE immer GLEICHZEITG haben!
> (Kollektor sei +). Einer hat>also immer +15V und der andere -15V.
Nein, beide haben +15V! Aber der eine hat eine positive
Kollektorspannung, der andere eine negative. Ersterer schaltet aktiv,
beim "verpolten" ist die Inversdiode leitend.
>> Du willst nicht so ohne weiteres mit 70kHz an 230VAC schalten ;-)>Wo genau liegt da das Problem? Die Schaltstörungen müssen gefiltert>werden, aber das ist bei hohen Frequenzen doch einfacher als bei>niedrigen wenn ich bei 1-5 KHz schalte?
Ja.
>Wie genau? Gibt es einen rechnerischen Ansatz zur Dimensionierung?
Im Prinzip wie bei jedem Schaltregler, z.B. einer PFC mit Netzfilter.
Die muss auch so gut gefiltert sein, daß sie die EMV-Norm einhält.
>Bei einem normalen Step-Down-Wandler habe ich ja eine Freilaufdiode,>damit der Strom fließen kann, wenn das FET sperrt. Eine Diode geht hier>natürlich nicht, benötige ich zwei weitere IGBTs, welche die Last>kurzschließen wenn die anderen ausgeschaltet sind oder kann man das>anders realisieren?
Anders. Ich weiß spontan aber auch nicht wie ;-)
Stefan schrieb:> Das geht ja nur bei Phasenschnitt,
Das geht vor allem dann, wenn der eigene Betonkopf mal etwas flexiblere
Gehirnwindungen bekommt.
> bei einem Sinusdimmer wird aber ja nichts von der Halbwelle abgeschnitten,
Wenn man es braucht, dann schon, schliesslich ist das dein
Gerät/Sowftare und der Crest-Faktor wird durch so ein angeschnittenes
Ende kaum beeinflusst.
Michael B. schrieb:> Das geht vor allem dann, wenn der eigene Betonkopf mal etwas flexiblere> Gehirnwindungen bekommt.
Da wünsche ich dir viel Erfolg, Laberkopp.
Falk B. schrieb:> Nein, beide haben +15V! Aber der eine hat eine positive> Kollektorspannung, der andere eine negative. Ersterer schaltet aktiv,> beim "verpolten" ist die Inversdiode leitend.
Das meinte ich, der eine ist verpolt, aber wegen Diode egal.
Ich habe den Schaltplan vereinfacht und angehängt (sin_dimm2), sollte
das so gehen?
hinz schrieb:> http://sound.whsites.net/lamps/dim-f20.gif>> Geht natürlich auch mit IGBTs statt MOSFETs.
Das sieht interessant aus, da haben die auch die zwei zusätzlichen FETs
zum Kurzschließen der Last.
Das ansteuern ist natürlich kritisch, wenn ich beide gleichzeitig
anschalte -> Kurzschluss. Ich benötige also eine Totzeit dazwischen,
dafür gibt es fertige ICs wie das IR2111. Die scheinen vom Prinzip für
DC Schaltungen mit zwei FETs gedacht zu sein (z.B. Wechselrichter). Wäre
das grundsätzlich geeignet für die Ansteuerung? Ich hab mal eine
Schaltung angefangen (sin_dimm3), frage mich aber ob das soweit
überhaupt funktioniert und wie ich nun die zweiten IGBTs anschließe.
Vielen Dank
Stefan
Ich habe diesen Schaltplan gefunden:
https://www.uploadarchief.net/files/download/sinewave-dimmer_2010.pdf
Er kann jedoch nur 5A und er schaltet alles mit µC, ein Softwarefehler
und schon Kurzschluss.
Zunächst einmal habe ich festgestellt das ein IGBT weit vom "perfekten
Schalter" entfernt ist. Tatsächlich haben die IKW40N60 bei 50kHz eine
Schaltleistung von rund 100W, das hießt bei 4 Stück 400 Watt Abwärme nur
fürs Schalten.
Wenn ich das ganze auf 10A begrenze habe ich das IKP15N65H5 gefunden,
damit komme ich bei 4 Stück nur auf rund 30W Schaltverluste, wobei die
Schaltverluste auch stromabhängig sind, daher weiß ich nicht wie hoch
sie sind wenn gerade die Diode aktiv ist.
Zur Ansteuerung habe ich den UCC20520 von TI gefunden, der hat den
Vorteil, nur ein Eingang und zwei getrennte Ausgänge mit einstellbarer
Totzeit.
Der Schaltplan ist zum einen aus dem oben erwähnten Sinusdimmer
abgeleitet und dem Datenblatt des UCC20520. Ich habe hier zwei
wesentliche Fragen:
-Wie dimensioniere ich die Gate-Widerstände und welche Leistung müssen
die Aushalten?
-Wie dimensioniere ich die die Widerstände an den Zenerdioden (R4/R6)?
Vielen Dank
Stefan
P.S.: Nur für den Fall das irgendwann irgendjemand diesen Thread sieht
und meint diese Schaltung aufzubauen, da ist zwar ein gewöhnlicher
Netztrafo drin, aber an beiden Seiten ist Netzspannung! Auf beiden
Seiten gefährlich! Für AVR etc. wird zusätzlicher Trafo benötigt!
sinus_dimm.png
(9 KB)
